摘挂列车调车作业计划优化研究调研报告.docx

大连交通大学2016届本科生毕业设计（论文）实习（调研）报告实习(调研)报告1、研究背景及意义 摘挂列车是我国铁路普遍开行的一种列车方式。因为它主要是为了服务中间站，由于涉及的因素比较多，所以其编组调车作业比较复杂。其中，按组织形式，摘挂列车又可以分为按站顺编组与按到站成组这两类。而调车作业是技术站调车工作具体行动计划， 为了提高车站工作效率，调车作业计划编制要尽可能提高调车作业效率，使连挂钩、溜放钩最少，调动车辆数也较少。 技术站作为路网最为重要的节点之一，主要承担办理货物列车作业，其作业效率的高低直接与车辆周转时间以及其他运输生产指标相关联。根据货物列车编组计划的要求，办理列车解体、调车和编组等作业是编组站的主要业务。在行车安全下，如何加快列车周转速度，缩短列车停站时间是衡量编组站作业效率的重要指标之一1。在铁路运量运能矛盾日益突出，深入挖掘提效，提高设备利用率是铁路行车组织的一个重要研究课题之一。 在技术站编组列车过程中，一般而言，在车场内的车流按列车编组计划划分的车流号在固定线路上按照组别集结2。因此，对于技术直达列车、直通列车、区段列车等的编组调车作业，只需要行车列车组的连接和转线作业即可，然而。摘挂列车是开行于两个技术站之间的一种列车形式，为了减少摘挂列车在装备简单的中间站作业量，缩短摘车、挂车作业时间，要求在技术站编组摘挂列车将车组按到站顺序或到站成组方式进行编组。而且，技术站通常将摘挂列车的车组集结固定于一条线路或活用于几条线路上3，其编组摘挂列车的调车工作是十分复杂的。 车站机车车辆进行一切有目的的移动统称为调车4，其调车作业是车站行车组织的一项复杂、重要的工作。调车作业系统作为车站调度系统的一个子系统，高效的调车工作是增强运输能力，加速机车车辆周转，降低运输成本，保证运输安全的必要条件。然而，高效合理的调车作业必须由优质的调车作业计划加以保障，调车作业计划是车站运输生产计划的重要组成部分，优质的调车作业计划对于车站顺利的完成调度工作日、班、阶段计划，保持高效的工作状态起着关键的作用5。 为了编制出优质的调车作业计划，编组时要统筹规划，采用最为有效可行的方法，执行优质的调车作业计划也将压缩调车时间、减轻调车重量、且保证调车安全。而人工编制只能凭借个人经验，无法找出最优方案。随着计算机和通信技术手段的进步，如何实现调车作业计划的信息化和自动化成为了当前调车作业计划的研究重点6，然而实现调车作业信息化自动化的前提就是对编制模型与求解算法的研究，因此对编组摘挂列车调车作业计划优化研究具有重要的意义。2、国内外发展及研究现状在铁路研究比较领先的发达国家，短途运输一般采用公路运输的方式，远距离运输通常采用航空运输方式，只有部分的中长途距离客货采用铁路运输，所以列车形式不存在摘挂列车运输模式，对摘挂列车的相关研究也较少7。而且，发达国家铁路运量运能矛盾相对较小，不必过多考虑车站能力限制，其调车作业相对简单8，9，所以对于摘挂列车调车作业计划优化问题的研究文献比较少10。 在不能完全满足社会经济发展需求的国内铁路现状下，中短途运输较多通过铁路方式完成，摘挂列车在路网中开行比例仍然较大，且列车编组又是最复杂重要的技术站调车作业。即使直达、直通、五定班列等列车亦可以看作是简单的编组摘挂列车形式11。一直以来，国内铁路研究人员从未间断过对于调车作业计划的研究。 自上世纪五十年代推行表格调车法后，著名铁路运输专家胡安洲提出“统筹对口调车法”理论12，胡教授认为按站顺编组列车的本质问题是对口问题，并深入研究当下落列数一定条件下，调转全部反站顺车组所需最少连挂钩数。将统筹法运用于调车作业，提出统筹对口调车流线图相关理论。在此基础上，黄世玲提出“合并使用线路调车法”13，当几个下落列车合并共同使用一条线路时，调车线上所能容纳最大下落列数进行深入研究。 90年代，宋建业提出了“分析计算法”理论14，15，16。首先对于下落列数不等于2的整数方调车方案分析计算，删除必然不利于方案的方案和可删方案，并记录变异条件和变异效益；再将剩余方案分组，在包括各保留方案所代表的变异方案在内的分组中找出相对较优的方案；最后对选出的较优方案综合考虑溜放钩和调动车数计算出换算溜放钩数，从而确定最优方案，但未给出可操作性的具体寻优步骤。 本世纪初，高四维教授等提出了一种新的调车作业理论“消逆法”17,18。所谓“逆”是指待编组车列中的相对车组顺序相反的状态。“消逆法”调车作业原理深入的研究了编组调车作业消除逆序的实质，在调车线路数受到限制及用线数可变的条件下，优化调车作业过程、提高调车效率，特别是适用于建有箭翎线车站的调车作业。其次，高教授等发现对口法产生的“牵推钩”数较多，以减少“牵推钩”数为目标的“减牵优化又进行深入研究，并引入“入线步长”的概念19。经过分析其变化规律后指出可编顺车组号的数界限值符合“入线步长变化规律，进而形成了菲波纳契数列的实质。通过研究合理取定“固定空元位”，将“取空区的构成明确，并发现其数量变化规律，将该规律与入线步长变化规律的对比。而且，还提出了“减牵”入线结构构建方法、以及减少对口法调车作业过程次数的优化方法，确定了可编顺车组号数界限值新的分布状态，体现调车作业量与可编顺车组号数界限值之间准确的对应关系。再分析了不同调车作业过程实现“减牵”而出现的特点，确定出相对有利的“减牵”优化环节，从而减少入线结构备选方案，加快优化进程。高教授还进一步提出“双减牵”优化的方法及其适用条件，将优化过程推向更高水平。再次，高教授等在分析了自动化指挥系统与作业组织方式相互关系，以提高整体调车效率为目标，提出了集中运用调车设备、进行整批次高深度选编、使多元性选编目标综合达成的集中化调车作业新模式20，22。对比分析集中化调车作业与分散化调车作业取向差异，界定了集中化调车作业的适用条件，指出了盲目分散化调车作业的主要表现。还证明了集中化选编模型的理论有效性及推行集中化调车作业的必要性等。最后，高教授等对统筹对口调车和消逆法的优缺点做出深入分析，并对两者再优化21，23。针对调车作业的溜放钩数的复杂性和随机性，确定出了其数目与用线数及作业过程次数的趋势性相关关系，归纳出了利用两类可调元实现“减溜”的优化方法。在调车作业过程优化的多指标性，提出了优化原则是在作业过程数和连挂钩数最优的前提下谋求减挂优化和减溜优化。3、研究目标本文拟在对国内摘挂列车调车作业计划研究的相关文献进行检索的基础上，针对按站顺编组摘挂列车调车作业计划，在连挂钩最少条件下，当原始下落列数不等于2的整数次方调车方案集，以消耗溜放钩数最少为目标，通过“分析计算法”删除不利方案，详细分析溜放钩数影响因素，提出溜放钩数计算公式，总结不止一个暂合列的调车方案合理分解顺序，给出按站顺编组调车方案选优步骤流程图，并结合算例验证了算法的有效性。 4、论文的研究内容 本文的主要内容如下：第一部分介绍论文的研究背景及意义、国内外调车作业计划发展及研究现状，对调车作业计划原有的研究成果进行分析；第二部分对现有调车作业计划理论介绍，重点对表格调车法详细分析，并给出车组下落流程图和车组调车流程图，证明一定的下落列数与消耗最少连挂钩数的函数关系；第三部分在前人研究基础上对按站顺编组摘挂列车调车作业计划优化继续研究，归纳出暂合调车方案不利方案特征，分析计算溜放钩影响因素及计算公式，并给出按站顺编组选优步骤；第四部分分析到站成组选编的含义，介绍其选编调车表格调车法原理并给出按到站成组选优算法思想及步骤。第五部分对论文工作进行总结，指出下一步需要继续研究的内容。具体研究内容如下：第一章 绪论1.1研究背景及意义1.2国内外发展及研究现状1.3论文的研究内容第2章 调车理论分析2.1摘挂列车调车作业一般分析2.22车组间相互位置关系基本形式2.3表格调车法第3章 按站顺编组摘挂列车调车作业计划优化研究3.1按站顺编组调车一般分析3.2溜放钩数影响因素分析3.3溜放钩数计算公式3.4选优步骤第4章 到站成组编组摘挂列车调车作业计划优化研究 4.1到站成组选编含义 4.2到站成组选编调车法原理 4.3到站成组选编调车方案优化 4.4算例第五章 总结5、论文的理论依据和研究方法本文的理论依据是运用铁路行车组织的相关知识。6、论文的进度安排第一阶段（1-3周）：查找课题相关中外文资料，翻译外文文献，确定课题方向，构思论文的整体框架，制定进度表；第二阶段（4-5周）：调研，收集相关信息及数据，撰写调研报告；第三阶段（6-11周）：开始撰写论文，修改论文；第四阶段（12-14周）：制作PPT并准备答辩。7、参考文献1陈炎武铁路调车作业【M】人民铁道出版社19572北方交通大学运输系调车工作【M】中国铁道出版社19843彭其渊，王慈光铁路行车组织【M】中国铁道出版社20064罗昌伟铁路中间站调车模式的探讨【D】西南交通大学硕士学位论文20085刘玮婧分布式无线调车计划传输系统设计【D】北京交通大学硕士学位论文20066姚广智能化调车系统的研究与设计【D】北方交通大学硕士学位论文20067刘彦虎铁路调车作业计划编制模型与算法研究【D】北京交通大学硕士学位论文20088OGulbodenOptimal planning of marshalling yard by operation researchJPROC，1 963：2262339WMCvan Wezel，JRiezebosAlgorithmic support for human rail shunting plannersJ1 8thInternational Conference on Production Research10张军占摘挂列车编组钩计划自动编制研究和实现D北方交通大学硕士学位论文200711祁宇关于如何提高调车作业效率的调查与研究J民营科技201014512胡安洲统筹对口调车法及其原理J铁道运输与经济论文集1979：598313黄世玲按站顺编组的摘挂列车在调车中的合并线路问题J铁道运输与经济论文集197914宋建业铁路行车组织基础北京中国铁道出版社200515宋建业摘挂列车编组调车方案优化方法的探讨J兰州铁道学院学报1996：546316宋建业优化筛选摘挂列车编组调车方案的分析计算法J铁道学报19993(3)17高四维，张殿业一种新的调车作业原理“消逆法”J铁道学报2003(5)18高四维，张殿业提高调车